CN110073230B - 磁传感器 - Google Patents

Abstract

描述了用于对源自可移动物体或受可移动物体的影响的磁场进行冗余测量的装置(100)和方法。装置(100)包括：至少一个第一磁场灵敏元件(120)，其测量磁场的至少一个磁场属性，其中，该至少一个第一磁场灵敏元件(120)被实现在半导体基板的第一区域(140)上；至少一个第二磁场灵敏元件(130)，其测量磁场的至少一个磁场属性，其中，该至少一个第二磁场灵敏元件(130)被实现在半导体基板的第二区域(150)上，并且其中，第一区域(140)和第二区域(150)彼此隔离。

Description

磁传感器

技术领域

本申请涉及用于冗余磁场测量的装置和方法，尤其是源自可移动物体或受可移动物体影响的磁场的装置和方法。

背景技术

用于测量磁场的磁场属性的装置常被称为磁场传感器或磁传感器。这些种类的传感器具有广泛的使用领域。这些种类的传感器尝尝结合以一种或另一种方式影响磁场的一个或多个磁化物体来使用，使得根据由这些物体导致的磁场的测量或由这些物体的影响导致的磁场的改变可确定物体相对于磁传感器的位置、运动和/或取向。

由此，最常见的磁传感器是线性磁传感器和角度磁传感器。线性磁传感器确定在磁传感器附近的此类物体的线性运动，诸如，物体在线性路径上相对于磁传感器的位置，而角度磁传感器确定在磁场传感器附近的此类物体的角度取向。由此，由此，在这两种类型的磁传感器中，磁场灵敏元件测量由物体发出(即，源自该物体本身)或受物体影响的磁场的至少一个属性，并且通过处理或组合由磁场灵敏元件获得的测量，可确定物体的线性运动或角度取向。磁传感器也可适于确定线性运动和角度位置两者。这两种类型的磁传感器具有的共同点在于，它们根据所施加的磁场生成至少一个信号，其中，该至少一个信号依赖于由磁场灵敏元件获得的测量。也可以说由磁传感器输出的至少一个信号表示测得的至少一个磁场属性。

已知的磁传感器常用于适当地确定磁场的局部变化。该局部变化常被称为梯度，并且通过形成两个单独测得的磁场属性的差来确定。例如，由磁传感器的两个磁场灵敏元件测量两个磁场属性。基于梯度确定，可确定物体的运动。此外，通过使用梯度确定，可减小或甚至消除磁杂散场的影响，因此可减小或甚至消除从除将针对其确定其运动的物体之外的物体发出的磁场的影响。这是由于以下事实：杂散场典型地以类似方式影响至少两个磁场灵敏元件，使得当形成差时，该影响被减小或甚至被消除。

在汽车行业，磁传感器常用于要求非常高的功能可靠性的高度安全相关的应用或安全相关的系统。为了实现这些高可靠性要求，常将相同类型或相同种类的两个或更多个磁传感器彼此接近地放置，使得这两个或更多个磁传感器的磁场灵敏元件测量大约相同的位置处的相同磁场属性。因此，这两个或更多个磁传感器输出类似的信号。在这种情况下，可以说执行了冗余测量，因为由这两个或更多个磁传感器的磁场灵敏元件测量大约相同位置处的相同磁场属性。因此，这两个或更多个磁传感器形成一个冗余磁传感器。

冗余磁传感器的示例在DE 10 2010 004 830 A1中描述。冗余磁传感器包括两个磁场灵敏元件。这两个磁场灵敏元件能够输出信号，该信号的强度或值与影响磁场灵敏元件的磁场属性成比例。例如，如果磁场灵敏元件是霍尔感测元件，则这些磁场灵敏元件输出电压，该电压与影响霍尔感测元件的磁场属性成比例。在DE 10 2010 004 830 A1中，这两个磁场灵敏元件被放置在一个电路板的两个相反侧上，使得它们能够测量在这两个磁场灵敏元件上方旋转的磁体的类似的磁场属性，但是具有至磁体的略微不同的距离。两个磁场灵敏元件的非常类似的配置也在DE 10233 080 A1中描述。通过两个磁场灵敏元件，由此冗余地测量在几乎相同位置处的磁场属性是可能的。

在US 2012/0081109 A1中，描述了此类冗余磁传感器的各种实施例。由此，在一个实施例中，在第一半导体基板的顶侧上的第一霍尔感测元件和在第二半导体基板的顶侧上的第二霍尔感测元件彼此邻近地被放置在电路板上。这些霍尔感测元件测量在霍尔感测元件附近移动的磁体的相同磁场属性。同样，描述了在其中两个霍尔感测元件被布置在电路板的顶侧和底侧上的实施例。

然而，已知的冗余磁传感器具有不测量确切相同的磁场属性的问题，因为它们彼此远离和/或它们相对于彼此的确切相对位置不准确地提供或不是已知的。这可由来自制造过程、尤其是在其中将形成冗余磁传感器自身的至少两个磁场灵敏元件或磁传感器对齐或放置在电路板上的步骤中的组装公差导致。此外，由于热膨胀、由吸湿或材料老化过程导致的膨胀，局部移位也会在稍后在冗余磁传感器的寿命中发生，尤其是当冗余磁传感器暴露于苛刻的环境条件如在汽车行业中的情况下时，局部移位加速。

此外，由于制造公差，当在制造期间冗余磁场传感器的磁场灵敏元件相应磁传感器被彼此接近地放置时，冗余磁传感器的磁场灵敏元件相应的磁传感器之间将总是存在小的间隙。随着磁传感器或磁场灵敏元件进一步彼此远离，冗余测量更模糊。该模糊性可在数学上进行补偿，然而，随着磁场灵敏元件的相应磁传感器进一步彼此远离，必要的数学补偿更复杂。

因此，本申请的目标技术问题是克服已知现有技术的不足并提供改进的冗余测量。

发明内容

该问题由根据本申请的独立权利要求的装置和方法解决。

根据本发明的装置也可称为磁传感器。根据本发明的装置用于磁场的冗余测量。所获得的测量实际上可用于例如确定产生或影响待测量的磁场的物体的线性位置或角度取向。

待测量的磁场可源自永久磁化的物体自身，例如，源自磁体，或者可源自电磁线圈，电磁线圈是线圈、螺旋或螺线形状的诸如线的电导体，其在电流流经时发出磁场。装置可适于在物体处于装置附近时测量磁场或从此类物体发出的磁场的至少一个磁场属性。该测量可称为直接测量，因为所发出的磁场被直接测量。

装置还可适配成当将由软磁材料制成的物体移动通过磁场时测量磁场畸变或至少测量一个磁场属性的变化。软磁材料是易于被磁化和消磁的那些材料。此类软磁材料能够影响源自磁体或电磁线圈的磁场。该测量可称为间接测量，因为不是所发出的磁场被测量，而是由软磁材料导致的改变被测量。

为了测量磁场或磁场的至少一个属性，根据本发明的装置包括测量磁场的至少一个磁场属性的至少一个第一磁场灵敏元件以及测量磁场的至少一个磁场属性的至少一个第二磁场灵敏元件。也可以说，该装置至少包括第一集合的磁场灵敏元件和第二集合的磁场灵敏元件。由此，集合可以是单元件集合，例如，每个集合可仅包括一个磁场灵敏元件，或者集合可包括多于一个磁场灵敏元件。

至少两个磁场灵敏元件测量它们相应位置处的至少一个磁场属性。由此，根据本发明，至少一个第一磁场灵敏元件被实现在半导体基板的第一区域上，并且至少一个第二磁场灵敏元件被实现在所述半导体基板的第二区域上，其中，该第一区域和第二区域彼此隔离。从磁场灵敏元件的集合的方面来说，这意指第一集合的磁场灵敏元件被实现在半导体基板的第一区域上，并且第二集合被实现在半导体基板的第二区域上，其中，这两个区域彼此隔离。这些术语中的隔离意指着两个区域彼此电气隔离。例如，可使用绝缘体上的硅技术来实现这两个区域，从而防止电流从一个区域流向另一区域。如果存在更多磁场灵敏元件，则它们也可被实现在同一半导体基板的附加的区域上，其中，这些区域彼此隔离。这允许实现更多冗余测量，从而允许更高的冗余度或允许推断出从测得的至少一个磁场属性导出的移动物体的进一步的属性。

使磁场灵敏元件处于不同区域但处于同一半导体基板上允许以冗余方式获得磁场的至少一个磁场属性的至少两个测量。这种情况下的冗余意指在几乎相同位置处测量对相同或相关磁场属性的至少两个测量。由此，可执行对冗余测量的进一步处理或组合。

例如，至少一个第一磁场灵敏元件可测量磁场的至少一个磁场属性。至少一个第一磁场灵敏元件的该测量可产生表示或指示磁场属性的至少一个信号，并且可给出移动物体的线性位置和/或角度去想的指示。至少一个第二磁场灵敏元件也可执行磁场的至少一个磁场属性的测量，并且同样该测量可产生表示或指示磁场属性的至少一个信号，并且给出移动物体的线性位置和/或角度去想的指示。因此，在其上实现至少一个第一磁场灵敏元件的第一区域可输出至少一个信号，并且在其上实现至少一个第二磁场灵敏元件的第二区域可输出至少另一信号，这两个信号表示或指示移动物体的线性位置和/或角度取向，并且这两个信号表示冗余。

从磁场灵敏元件的集合的方面来说，第一集合的磁场灵敏元件可测量磁场的至少一个磁场属性，并且组合了第一集合的磁场灵敏元件的测量可产生表示或指示磁场属性的至少一个信号，并且可给出移动物体的线性位置和/或角度取向的指示。第一集合的磁场灵敏元件也可执行磁场的至少一个磁场属性的测量，并且组合了第二集合的磁场灵敏元件的测量可产生表示或指示磁场属性的至少另一信号，并且可给出移动物体的线性位置和/或角度取向的指示。因此，在其上实现第一集合的磁场灵敏元件的第一区域可输出至少一个信号，并且在其上实现第二集合的磁场灵敏元件的第二区域可输出至少另一信号，这两个信号表示或指示移动物体的线性位置和/或角度取向，并且这两个信号表示冗余。

根据本发明的装置呈现出以下优势：磁场灵敏元件相对于彼此非常准确地定位，因为它们被实现在同一半导体基板上。由此，磁场灵敏元件之间的距离和角度位置被极好地限定，这允许增强对移动物体的线性或角度位置的确定的准确性，在对磁场灵敏元件的测得值的数学内插和外推是必要的情况下尤其如此。此外，由于在同一半导体基板上的实现，磁场灵敏元件也可更接近地被放置在一起，即，放置在同一位置，这固有地改善了冗余测量能力。此外，使磁场灵敏元件在一个半导体基板上也减少了连线工作，并允许封装更小。此外，由于半导体基板是良好的热导体，这两个区域都经受同一温度，这减小了源于热效应的任何差异。

因此，根据本发明的装置凭借在同一半导体芯片上的准确定位首次允许组合不同集合的磁场灵敏元件的电气隔离，因此实现改善的冗余测量。

在一个实施例中，装置可进一步包括确定单元，其用于基于在第一区域和/或第二区域中测得的磁场的至少一个磁场属性来确定虚拟位置处的磁场的至少一个磁场属性。这种情况下下的虚拟是指在其中实际上不进行测量的位置。此灵敏元件可仅测量它们被实现在半导体基板上的位置处的至少一个磁场属性。然而，为了真实的冗余测量，将需要在相同位置处单独地由至少两个磁场灵敏元件测量指示一个磁场属性。因此，磁场灵敏元件将不必在相同位置。

由于这在物理上是不太可能的，因此，由至少第一磁场灵敏元件或至少第二磁场灵敏元件获得的至少一个测量必需按照如它在另一位置(即，虚拟位置)处获得的方式被更高或偏移。确定单元由此适于能够例如通过在数学上内插或外推测得的至少一个磁场属性来执行从实际位置到虚拟位置的测量偏移。由此，待在虚拟位置处确定的磁场属性可仅基于从在半导体基板的一个区域上实现的磁场灵敏元件获得的一个或多个测量或基于从磁场灵敏元件的一个或多个测量来确定。还构想了确定单元适于将所有磁场灵敏元件或磁场灵敏元件的部分的测量偏移到虚拟位置。因此，换言之，由于多个集合的磁场灵敏元件的磁场灵敏元件因它们必须彼此隔离而不能够被确切地定位在同一位置，因此可组合每个集合内的测得值以表示向对于所有集合共同的虚拟位置的内插或外推。

从仅两个磁场灵敏元件的方面来说，第二磁场灵敏元件的虚拟位置可以例如确定为处于至少一个第一磁场灵敏元件的真实位置处。在这种情况下，第一磁场灵敏元件测量其实际位置处的实际的至少一个磁场属性，并且至少一个第二磁场灵敏元件测量其实际位置处的至少一个磁场属性，然而，后一种测量由确定单元偏移以表示虚拟位置(即，至少一个第一磁场灵敏元件的位置)处的磁场属性的值。由此，给出了至少一个磁场属性的冗余测量。由此，一个测量是在实际的真实位置获得的真实测量，而另一个测量是虚拟测量，该虚拟测量例如通过从实际的真实位置内插或向实际的真实位置外推被偏移。一般而言，只要待测量的磁场的特性是已知的，根据任何测量，就可将测量内插或外推到任何任意的虚拟位置。

确定单元可由此适于：基于在第一区域中测得的磁场的至少一个磁场属性在第一时例中执行虚拟位置处的磁场的至少一个磁场属性的确定；以及基于在第二区域中测得的磁场的至少一个磁场属性在第二时例中执行虚拟位置处的磁场的至少一个磁场属性的确定。由此，时例可以是相同或不同的。在时例是相同的情况下，并行地进行该确定，而如果时例是不同的，则顺序地进行该确定。

确定单元还可适于比较以下两项：基于在第一区域中测得的磁场的至少一个磁场属性而确定的虚拟位置处的磁场的至少一个磁场属性；以及基于在第二区域中测得的磁场的至少一个磁场属性而确定的虚拟位置处的磁场的至少一个磁场属性。附加地或替代地，确定单元可适于提供：基于在第一区域中测得的磁场的至少一个磁场属性而确定的虚拟位置处的磁场的至少一个磁场属性；和/或基于在第二区域中测得的磁场的至少一个磁场属性而确定的虚拟位置处的磁场的至少一个磁场属性。该预设可例如用于外主机系统，该外主机系统随后可对于相应的确定执行处理。

虽然在由第一磁场灵敏元件和第二磁场灵敏元件获得离散测量的方面描述了测量单元，但是对本领域技术人员而言显而易见的是，本发明还构想了磁场灵敏元件的集合。由此，确定单元还可适于单独地或作为单独测量的组合对于多于一个磁场灵敏元件测量虚拟位置处的至少一个磁场属性。

确定单元可由此实现为能够执行所需的对磁场灵敏元件的输出的处理或组合的IC、ASIC、FPGA或任何逻辑。由此，输出的处理可由有源电子组件执行，而输出的简单组合可通过硬连线或无源电子组件执行。

在一个进一步的实施例中，在其上实现磁场灵敏元件的至少两个区域包括用于单独地将这些区域连接到确定单元的触点。经由这些触点可传播信号，这些信号表示或指示由磁场灵敏元件测得的磁场属性。这些信号可由确定单元用于：确定虚拟位置处的至少一个磁场属性；和/或将来自实际测量的信号与为虚拟位置确定的信号进行比较。触点还可用于向相应的磁场灵敏元件供应功率。

在一个进一步的实施例中，至少一个第一磁场灵敏元件和至少一个第二磁场灵敏元件按相对的对来布置。这意指可在至少一个第一磁场灵敏元件与至少一个第二磁场灵敏元件之间绘制直线，并且相应的磁场灵敏元件布置在该直线的相对端处。此外，还构想了至少一个第一磁场灵敏元件以距共同的中心点第一距离来布置，并且至少一个第二磁场灵敏元件以距共同的中心点第二距离来布置。由此，第一距离和第二距离可以是相同或不同的。同样，距离可单独地对于每个磁场灵敏元件而有所不同。本领域技术人员将构想到，磁场灵敏元件的任意布置是可能的，并且他们根据实现方式被最佳地布置。

在一个进一步的实施例中，至少一个第一磁场灵敏元件和至少一个第二磁场灵敏元件是霍尔感测元件或磁阻感测元件。作为霍尔感测元件，可使用水平霍尔感测元件或竖直霍尔感测元件。由此，水平霍尔感测元件响应于与半导体基板垂直的磁场分量，而竖直霍尔感测元件响应于与半导体基板平行的磁场分量。通过使用一个或若干个磁集中器，水平霍尔感测元件也可变得响应于与半导体基板平行的磁场分量，因为磁集中器能够重新引导待测量的磁场。作为磁阻感测元件，还可使用例如各向异性磁阻(AMR)、巨磁阻(GMR)或隧穿磁阻(TMR)。还将构想出可使用不同磁场灵敏元件的组合。

在一个进一步的实施例中，至少一个第一磁场灵敏元件和至少一个第二磁场灵敏元件测量磁场的同一磁场属性。在任何给定点，磁场由方向和强度两者指定，由此，磁场是向量场，其中，磁场属性可以是该向量场的方向或强度或该向量场的分量。磁场属性由此可以是沿某个方向(例如，沿笛卡尔坐标系、柱坐标系或球坐标系的坐标轴、或者沿由那些坐标系的组合描述的任何方向)的磁场的强度。将笛卡尔坐标系用作参考，向量场可在任何给定点被表达为磁场的三个分量，即，Bx、By和Bz。磁场灵敏元件可测量这些分量中的一个分量或这些分量的组合并输出信号。磁场灵敏元件由此可以能够测量与半导体基板的表面平行或垂直的磁场强度。同样，磁场灵敏元件可测量磁场的径向或切向分量。通过以磁场的磁场线入射到半导体基板上的入射角度布置磁灵敏元件，这可以是可能的。

本发明还涵盖了：由半导体基板的一个区域中的磁场灵敏元件获得的测量可被组合以表示或指示磁场的特定属性，该磁场使得干扰移动物体的属性，即，该磁场可用于确定移动物体的属性，并且源自组合的该磁场属性还可根据第二区域中的磁场灵敏元件来确定。例如，通过形成不同集合的磁场灵敏元件测量的差或甚至形成磁场灵敏元件内的差可确定梯度，其中，该梯度可指示物体的运动。

上述目标技术问题还通过用于对源自磁化物体或受物体影响的磁场的冗余测量的方法来解决。该方法包括：利用至少一个第一磁场灵敏元件测量磁场的至少一个磁场属性；以及利用至少一个第二磁场灵敏元件测量磁场的至少一个磁场属性。至少一个第一磁场灵敏元件和至少一个第二磁场灵敏元件由此被实现在同一半导体基板上，但是在该半导体基板的不同的被隔离的区域上。

在一个实施例中，该方法可进一步包括：基于在第一区域和/或第二区域中测得的磁场的至少一个磁场属性来确定虚拟位置处的磁场的至少一个磁场属性。同样，该方法可包括比较以下两项：基于在第一区域中测得的磁场的至少一个磁场属性而确定的虚拟位置处的磁场的至少一个磁场属性；以及基于在第二区域中测得的磁场的至少一个磁场属性而确定的虚拟位置处的磁场的至少一个磁场属性。

附图说明

以下描述和附图详细阐述了上文描述的装置和方法的某些说明性方面。然而，这些方面指示按照其可采用各种实施例的原理的各种方式中的仅一些方式，并且所描述的实施例旨在包括所有此类方面及其等效方面。

在附图中，贯穿各附图，类似的参考字符一般指示相同部分。附图不一定是按比例的，相反，一般对于说明本发明的原理进行强调。

在以下描述中，参照所附附图描述了本发明的各实施例，在附图中：

图1示出根据本发明的一个实施例示例的磁传感器芯片的平面图；

图2a、图2b、图2c示出根据图1的具有不同冗余测量位置的磁传感器芯片的半导体基板的平面图；

图3示出根据本发明的另一实施例示例的具有一个冗余测量位置的磁传感器芯片的半导体基板的平面图；

图4示出根据本发明的另一实施例示例的具有一个冗余测量位置的磁传感器芯片的半导体基板的平面图；以及

图5示出根据本发明的用于提供冗余测量的方法的流程图。

具体实施方式

以下具体实施方式参考所附附图，这些附图通过说明方式示出可在其中实践本发明的具体细节和实施例。

词语“示例性的”在本文中用于意指“充当示例、实例或说明”。在本文中被描述为“示例性的”任何实施例或设计不一定被解释为相比其他方面或设计是更优选或更有利的。

图1示出根据本发明的一个实施例示例的磁传感器芯片100的平面图。磁传感器芯片100也可被称为一个磁传感器。磁传感器芯片100包括至少两个磁场灵敏元件120和130，它们被实现在同一半导体材料上，但是在不同的区域140、150中。即便磁场灵敏元件120和130在此被描绘为分立的单个元件，也将会构想出这些灵敏元件120和130也可由若干磁场灵敏元件制成。由此，也可以说磁场灵敏元件120和130是磁场灵敏元件的集合。因此，如由黑色正方形指示的每个磁场灵敏元件120和130可由一个磁场灵敏元件或由包括一个或多个磁场灵敏元件的磁场灵敏元件的集合实现。

如图1中所描绘的两个磁场灵敏元件120和130被实现在半导体基板的不同区域140和150上。不同的区域用不同的图案来指示，并且被称为区域140和区域150。这两个区域140、150被注入在同一半导体基板上，但是彼此隔离。由此，通过使用绝缘体上硅技术可隔离这两个区域140、150，绝缘体上硅技术是使用分层的硅-绝缘体-硅基板来替代半导体制造中的常规硅基板。

在此处示出的实施例示例中，区域140和150还分别具有触点125和135。经由这些触点125、135，可将来自磁场灵敏元件120和130的信号传播到任选的确定单元110。此外，触点125和135可用于向磁场灵敏元件120和130提供执行磁场属性的测量所必需的功率。

本领域技术人员将构想到，即便在此处示出的实施例示例中确定单元110是磁传感器芯片100的部分，这也仅出于说明性目的，并且确定单元110也可以在实际的磁传感器芯片100外部，或者可以根本不存在。

磁传感器芯片100还可包括触点105，利用这些触点105，磁传感器芯片100可被连接至电路板，并且利用这些触点105，可从磁传感器芯片100以及向磁传感器芯片100输入和输出信号。由此，触点105可连接至确定单元110，或者如果没有确定单元110，则触点105可连接至触点125和135。

图2a、图2b和图2c示出根据图1的磁传感器芯片100的半导体基板的平面图。然而，在此处示出的图2a、图2b和图2c中，图示了可以如何使用两个磁场灵敏元件120和130的测量，以便通过使用虚拟位置来确定磁场的至少一个磁场属性。

在图2a中，虚拟位置210由圆圈指示并位于两个区域140和150的中间，即，位于两个磁场灵敏元件120和130之间的连接线的中间。为了实现该虚拟位置210处的冗余磁场属性确定，使得从磁场灵敏元件120和磁场灵敏元件130获得的测量两者在数学上被更改，例如被内插或外推，以便表示该虚拟位置处的磁场属性。

然而，该虚拟位置也可选择为与这两个磁场灵敏元件120或130中的任一者一致，如在图2b和图2c中针对虚拟位置220和230所示。

在图2b中，虚拟位置220与磁场灵敏元件120的实际位置一致。由此，磁场灵敏元件120可测量它实际所位于的位置处的至少一个磁场属性，并且由磁场灵敏元件130获得的测量可在数学上更改(例如，被内插或外推)到虚拟位置220。由此，给出了一个位置的冗余测量，即，在实际位置处获得一个测量，并且从在另一位置实际获得的测量内插或外推一个测量。

在图2c中示出类似的情形，在图2c中，虚拟位置230位于磁场灵敏元件130的位置处。由此，由磁场灵敏元件130获得该位置处的实际测量，而由磁场灵敏元件120获得的测量被更改(例如，内插或外推)到虚拟位置230。

如在图2a、图2b和图2c中所使用的数学更改要求知晓要测量的磁场，并且取决于磁场拓扑可能是复杂的。

然而，当使用更多磁场灵敏元件时，可降低要执行的计算的复杂度。

在图3中示出通过使用更多磁场灵敏元件进行此类复杂度降低的一个示例。在图3中，示出一个第一磁场灵敏元件120，其被实现在半导体基板的第一区域140上。此外，图3示出两个第二磁场灵敏元件130a和130b，它们被实现在同一半导体基板的第二区域150上。第一磁场灵敏元件120被布置成使得其位置处于两个第二磁场灵敏元件130a和130b之间的连接线的中间处。由此，如果虚拟位置310被选择为处于第一磁场灵敏元件120的位置处，则第一磁场灵敏元件120可测量该位置处的实际磁场属性，而根据由两个第二磁场灵敏元件130a和130b获得的测量，例如，通过形成这两个第二磁场灵敏元件130a和130b的两个测量之间的算术平均，可确定虚拟位置310处的磁场属性。与执行内插或外推相比，计算算术平均的复杂度非常低。此外，由于磁场灵敏元件130a和130b输出表示或指示测得的磁场属性的信号，因此在利用或不利用进一步的逻辑的情况下，通过将信号连线在一起来形成平均值也是可能的。无需处理的这种组合可称为硬连线，因为这种平均值形成可通过简单连线或无源电子逻辑组件来执行。

本领域技术人员将构想到，成对的磁场灵敏元件的多个组合对于冗余地确定虚拟位置处的磁场属性是可能的。

该组合的对也不需要在半导体基板的同一区域上。虚拟位置处的磁场属性也可以使用分别实现在半导体基板的第一区域和第二区域上的交替的磁场灵敏元件的对来确定。

这例如在图4中示出，图4示出具有磁场灵敏元件120a、120b和120c的第一区域140以及具有磁场灵敏元件130a、130b和130c的第二区域150。在该示例中，磁场灵敏元件120a、120b、120c以及130a、130b、130c位于距中心点的等距处，该中心点与虚拟位置410一致。此外，第一磁场灵敏元件120a、120b、120c处和第二磁场灵敏元件130a、130b、130c被布置成使得它们按对彼此相对。由此，磁场灵敏元件可形成三个交替的对，即，120a-130a、120b-130b、以及120c-130c。由此，交替是指以下事实：对由来自第一区域140的一个磁场灵敏元件以及来自第二区域150的一个磁场灵敏元件形成。对于每一对，可确定实际测量的平均值，以确定虚拟位置410处的磁场属性。

然而，其他组合也是可能的。例如，有可能磁场灵敏元件120a可130a获得它们位置处的磁场属性的实际测量，并且这些测量随后被内插或外推以通过所获得的这两个测量确定虚拟位置410处的磁场属性。随后也可由其他磁场灵敏元件120b、130b以及120c、130c来执行相同过程。

然而，由相应的磁场灵敏元件120a、120b、120c以及130a、130b、130c获得的实际测量的其他组合也是可能的。

对本领域技术人员而言显而易见的是，即便图1至图4仅涵盖磁场灵敏元件120和130在其中实现的两个不同区域140和150，本发明也不限于具有仅两个区域140和150的配置，而是还可以包括磁场灵敏元件120和130可在其中实现的更多区域。此外，确定虚拟位置处的磁场属性的前述实施例示例不限于所描述的实施例示例。本领域技术人员将认识到，取决于磁场灵敏元件120和130在半导体基板上的布置，通过组合、内插和/或外推由磁场灵敏元件在实际位置处获得的测量，虚拟位置处或甚至多个虚拟位置处的磁场属性的各种确定是可能的。如图4中所示的磁场灵敏元件120和130的布置可例如用于例如针对电机换向确定分别来自磁场灵敏元件120和130的三相测量的类似但非完全相同的集合。由此，在磁场灵敏元件的一个集合内获得的测量偏移120度。

此外，即便没有在附图中示出，也可例如在磁场灵敏元件120和130的顶部上使用磁场集中器，这些磁场集中器引导磁场的分量穿过磁场灵敏元件。由此，磁场分量可变得可用，这些磁场分量否则可能无法由磁场灵敏元件测得。这进而还允许甚至进一步减小封装尺寸。

图5示出用于磁场的至少一个磁场属性的冗余测量的方法步骤的流程图。在步骤510中，利用至少一个第一磁场灵敏元件测量磁场的至少一个磁场属性。由此，该至少一个第一磁场灵敏元件被实现在半导体基板的第一区域中。在步骤520中，利用至少一个第二磁场灵敏元件测量磁场的至少一个磁场属性。由此，该至少一个第二磁场灵敏元件被实现在半导体基板的第二区域中。在步骤530中，基于在步骤510和520中获得的测量中的一者或两者，可确定虚拟位置处的至少一个磁场属性。也可以说，基于在步骤510和520中获得的测量中的两者或一者来计算虚拟位置处的所述磁场属性。这可产生对磁场的磁场属性的两个确定，一个根据由第一区域中的磁场灵敏元件获得的测量来确定，一个根据第二区域中的磁场灵敏元件来确定。

任选地，该方法还可包括将以下两项进行比较的步骤：基于在第一区域中测得的磁场的至少一个磁场属性而确定的虚拟位置处的磁场的至少一个磁场属性；以及基于在第二区域中测得的磁场的至少一个磁场属性而确定的虚拟位置处的磁场的至少一个磁场属性。

上文已描述内容的包括一个或多个实施例的示例。当然，出于描述前述实施例的目的，描述组件或方法的每个可想到的组合是不太可能的，但是，本领域技术人员可认识到，各实施例的许多进一步的组合和排列是可能的。因此，所描述的实施例旨在涵盖落入所附权利要求书的精神和范围内的所有此类更改、修改和变型。

Claims (13)

1.一种用于对源自可移动物体或受可移动物体的影响的磁场进行冗余测量的装置(100)，所述装置(100)包括：

至少三个第一磁场灵敏元件(120a、120b、120c)，所述至少三个第一磁场灵敏元件(120a、120b、120c)测量所述磁场的至少一个磁场属性，其中，所述至少三个第一磁场灵敏元件(120a、120b、120c)被实现在半导体基板的第一区域(140)上；

至少三个第二磁场灵敏元件(130a、130b、130c)，所述至少三个第二磁场灵敏元件(130a、130b、130c)测量所述磁场的至少一个磁场属性，其中，所述至少三个第二磁场灵敏元件(130a、130b、130c)被实现在所述半导体基板的第二区域(150)上；

其中所述至少三个第一磁场灵敏元件(120a、120b、120c)和所述至少三个第二磁场灵敏元件(130a、130b、130c)形成按对彼此相对的至少三个交替对；并且

其中，所述第一区域(140)和所述第二区域(150)彼此隔离。

2.如权利要求1所述的装置(100)，进一步包括：

确定单元(110)，用于基于在所述第一区域(140)和所述第二区域(150)中测得的所述磁场的至少一个磁场属性来确定虚拟位置(410)处的所述磁场的至少一个磁场属性。

3.如权利要求2所述的装置(100)，其中，所述确定单元(110)适于将以下两项进行比较：基于在所述第一区域(140)中测得的所述磁场的至少一个磁场属性而确定的所述虚拟位置(410)处的所述磁场的至少一个磁场属性；以及基于在所述第二区域(150)中测得的所述磁场的至少一个磁场属性而确定的所述虚拟位置(410)处的所述磁场的至少一个磁场属性。

4.如权利要求3所述的装置(100)，其中，所述确定单元(110)适于提供：基于在所述第一区域(140)中测得的所述磁场的至少一个磁场属性而确定的所述虚拟位置(410)处的所述磁场的至少一个磁场属性；和基于在所述第二区域(150)中测得的所述磁场的至少一个磁场属性而确定的所述虚拟位置(410)处的所述磁场的至少一个磁场属性。

5.如权利要求2至4中的任一项所述的装置(100)，其中，每个区域(140、150)包括用于单独地将所述区域(140、150)连接到所述确定单元(110)的触点(125、135)。

6.如权利要求1所述的装置(100)，其中，所述至少三个第一磁场灵敏元件(120a、120b、120c)以距共同的中心点第一距离来布置，并且所述至少三个第二磁场灵敏元件(130a、130b、130c)以距所述共同的中心点第二距离来布置。

7.如权利要求1所述的装置(100)，其中，所述第一磁场灵敏元件(120a、120b、120c)和所述第二磁场灵敏元件(130a、130b、130c)在数量上相等。

8.如权利要求1所述的装置(100)，其中，所述第一磁场灵敏元件(120a、120b、120c)和所述第二磁场灵敏元件(130a、130b、130c)是霍尔感测元件或磁阻感测元件。

9.如权利要求1所述的装置(100)，其中，所述第一磁场灵敏元件(120a、120b、120c)和所述第二磁场灵敏元件(130a、130b、130c)测量所述磁场的同一磁场属性。

10.如权利要求9所述的装置(11)，其中，测得的磁场属性是与所述半导体基板的表面平行或垂直的磁场强度。

11.一种用于利用装置(100)对源自可移动物体或受可移动物体的影响的磁场进行冗余测量的方法，所述方法包括：

利用至少三个第一磁场灵敏元件(120a、120b、120c)测量(510)所述磁场的至少一个磁场属性；

利用至少三个第二磁场灵敏元件(130a、130b、130c)测量(520)所述磁场的至少一个磁场属性；

其中所述至少三个第一磁场灵敏元件(120a、120b、120c)和所述至少三个第二磁场灵敏元件(130a、130b、130c)形成按对彼此相对的至少三个交替对；并且

其中，所述至少三个第一磁场灵敏元件(120a、120b、120c)和所述至少三个第二磁场灵敏元件(130a、130b、130c)被实现在同一半导体基板上的不同的被隔离的区域(140、150)上。

12.如权利要求11所述的方法，进一步包括：

基于在第一区域(140)和第二区域(150)中测得的所述磁场的至少一个磁场属性来确定(530)虚拟位置(210、220、230、310、410)处的所述磁场的至少一个磁场属性。

13.如权利要求12所述的方法，进一步包括：

将以下两项进行比较(540)：基于在所述第一区域(140)中测得的所述磁场的至少一个磁场属性而确定的所述虚拟位置(410)处的所述磁场的至少一个磁场属性；以及基于在所述第二区域(150)中测得的所述磁场的至少一个磁场属性而确定的所述虚拟位置(410)处的所述磁场的至少一个磁场属性。

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